CN113703551A - 一种制冷系统和服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷系统和服务器，包括：制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶。本发明能够提高换热效率，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及液冷散热领域，更具体地，特别是指一种制冷系统和服务器。
背景技术
传统服务器往往设置具有多组风扇模块，以加速热对流的方式对电子元器件进行热交换，降低服务器内部高温元件的温度。由于现有技术中，可使用体积较大且功率较高的风扇或增加风扇数量来提高散热效率，但是，当风扇数量增加或增在功率时会占用服务内部电子元器件的设置空间，甚而产生更多的噪音，因此需要强化散热技术来满足服务器的散热需求。
现有大功率发热器件冷却一般采用翅片式传热块，通过扩大传热块体积，可以提升换热效率，但是受限于空间的大小不能无限扩大，而且服务器总体体积变大及重量增加。
随着喷淋式液冷服务器集成化、小形化的发展，喷淋式液冷服务器热流密度越来越高，使得喷淋式液冷服务器工作时发热器件内部温度陡升，不仅影响喷淋式液冷服务器性能、缩短使用寿命，甚至会损坏发热器件。
针对现有技术中喷淋式液冷的性能差、使用寿命低的问题，目前尚无有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种制冷系统，能够提高换热效率，延长使用寿命。
基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种制冷系统，包括：
制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；
气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；
折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；
风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶。
在一些实施方式中，折流板相对于制冷剂箱体是可动的。
在一些实施方式中，制冷系统还包括测温器件，靠近发热设备设置，用于感测发热设备的工作温度。
在一些实施方式中，制冷系统还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、气体孔板、折流板和风扇，配置为获取发热设备的工作温度，并基于工作温度而调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热设备整体的工作温度超过预期，而提升风扇的转速和气体孔板的进气速度，以及响应于确定局部的特定发热设备的工作温度超过预期，而使在位置上与特定发热设备相对应的折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高折流板的数量的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，制冷系统还包括进液口和出液口，设置于制冷剂箱体外侧，分别用于向制冷剂箱体导入和从制冷剂箱体排出制冷剂。
在一些实施方式中，低温气溶胶为制冷剂在低温低压状态下与空气经折流板搅动混合生成的低温低压饱和气溶胶，高温气溶胶为在低温气溶胶通过对流换热和相变换热获取热量后形成的空气与气态的制冷剂的高温混合物。
本发明实施例的第二方面提供了一种服务器，包括：
发热设备；
服务器箱体，用于容纳发热设备；
制冷系统，包括：
制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；
气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；
折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；
风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶。
其中制冷剂箱体靠近服务器箱体设置以使低温气溶胶受风扇运转影响而进出服务器箱体。
在一些实施方式中，折流板相对于制冷剂箱体是可动的。
在一些实施方式中，制冷系统还包括测温器件，靠近发热设备设置，用于感测发热设备的工作温度。
在一些实施方式中，制冷系统还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、气体孔板、折流板和风扇，配置为获取发热设备的工作温度，并基于工作温度而调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热设备整体的工作温度超过预期，而提升风扇的转速和气体孔板的进气速度，以及响应于确定局部的特定发热设备的工作温度超过预期，而使在位置上与特定发热设备相对应的折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高折流板的数量的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，制冷系统还包括进液口和出液口，设置于制冷剂箱体外侧，分别用于向制冷剂箱体导入和从制冷剂箱体排出制冷剂。
在一些实施方式中，低温气溶胶为制冷剂在低温低压状态下与空气经折流板搅动混合生成的低温低压饱和气溶胶，高温气溶胶为在低温气溶胶通过对流换热和相变换热获取热量后形成的空气与气态的制冷剂的高温混合物。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的制冷系统和服务器，通过使用制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶的技术方案，能够提高换热效率，延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的制冷系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种提高换热效率，延长使用寿命的制冷系统的一个实施例。图1示出的是本发明提供的制冷系统的第一实施例的结构示意图。
所述的制冷系统，如图1所示包括：
制冷剂箱体2，用于容纳制冷剂；
气体孔板3，设置于制冷剂箱体2的一侧，气体孔板3包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板3进入制冷剂箱体2；
折流板4，设置于制冷剂箱体2内靠近气体孔板3的位置，折流板4将通过气体孔板3进入制冷剂箱体2的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；
风扇6，靠近发热设备5、7设置，风扇6配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备5、7以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶。
本发明通过把外界空气注入低压制冷剂液体中，气体流过低压制冷剂后，会达到低压饱和状态，气体中会携带大量制冷剂液滴，把低温饱和气液混合物通入到服务器中，通过高温发热元件后，通过对流换热及相变换热达到降温目的。本发明通过对流换热和相变换热带走大量热量，从而获得更高的设备换热效率、更高的能效比和更低的芯片表面温度，极大提升了计算密度和性能。
本发明通过外部设备(例如PLC控制系统)接收到板卡敏感元件位置温度感应信号，转换为具体温度数字到显示屏，然后根据接受到的温度感应信号，利用电动调节阀自动调整盘管内空气流量、或调整气体管间距及布置方式。调节方式包括气体管内流量大小、盘管管径大小及横截面形状、调整折流板4位置等方式，增加与散热部件的换热量。低温低压的饱和气体经过发热元件受热发生相变会吸收大量热量，然后变成高温高压气体流出服务器外。本发明通过节流管降压后，再重新回流到低温制冷剂中继续变成低温低压饱和气体，通过优化设计后服务器换热效率大幅度提高，保证整个服务器内发热部件安全运行和增加内部部件的使用寿命。
在一些实施方式中，折流板4相对于制冷剂箱体2是可动的。
在一些实施方式中，制冷系统还包括测温器件，靠近发热设备5、7设置，用于感测发热设备5、7的工作温度。
在一些实施方式中，制冷系统还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、气体孔板3、折流板4和风扇6，配置为获取发热设备5、7的工作温度，并基于工作温度而调整风扇6的转速、气体孔板3的进气速度、和/或折流板4的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热设备5、7整体的工作温度超过预期，而提升风扇6的转速和气体孔板3的进气速度，以及响应于确定局部的特定发热设备5、7的工作温度超过预期，而使在位置上与特定发热设备5、7相对应的折流板4提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整风扇6的转速、气体孔板3的进气速度、和/或折流板4的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高折流板4的数量的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，制冷系统还包括进液口和出液口，设置于制冷剂箱体2外侧，分别用于向制冷剂箱体2导入和从制冷剂箱体2排出制冷剂。
在一些实施方式中，低温气溶胶为制冷剂在低温低压状态下与空气经折流板4搅动混合生成的低温低压饱和气溶胶，高温气溶胶为在低温气溶胶通过对流换热和相变换热获取热量后形成的空气与气态的制冷剂的高温混合物。
本发明例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。
外界空气通过气体孔板3进入制冷剂箱体2中，气体与低温低压液体经过折流板4的扰动充分混合后，低温低压饱和气液混合后进入服务器箱体1内部，混合物与散热部件通过对流换热和相变换热后带走热量。另外通过风扇6进行强制空气流动增加换热。风扇6转速及脉冲气体流量及折流板4位置根据控制系统反馈信号进行自动调节。进气口流量据控制系统提供的信号值进行自动调整，目的保证匹配服务器不同散热部件发热量。当上述三种方式均不能满足设计值时，PLC控制柜的显示器会提示增加脉冲频率及进气管数量。
折流板4布置于制冷剂箱体2中，通过控制系统控制调节阀进行流量及脉冲频率控制。通过气液脉冲及折流板4的强化扰动作用，实现气液充分混合，使得进入的气体迅速变成低温饱和气体。根据具体反馈的温度信号值可以水平方向自动调节折流板4间距及脉冲频率大小。控制柜面板会输出各种信号值及温度具体数值，并自动按照上面叙述的步骤进行调节，并提供最优方案。控制柜也有手动按钮，以方便操作者和使用者手动控制调节。
本发明通过对脉冲相变式服务器散热系统采用自动调节设计，由此可在服务器内部元器件结构一定的情况下，自动调节进气口流量大小及脉冲频率，改变折流板间距等方式，实现强化换热优化散热设计，自动提供最优布置方案。通过优化设计，进而使服务器内部散热效率提20％以上。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的制冷系统，通过使用制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶的技术方案，能够提高换热效率，延长使用寿命。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种提高换热效率，延长使用寿命的服务器的一个实施例。服务器包括：
发热设备；
服务器箱体，用于容纳发热设备；
制冷系统，包括：
制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；
气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；
折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；
风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶。
其中制冷剂箱体靠近服务器箱体设置以使低温气溶胶受风扇运转影响而进出服务器箱体。
在一些实施方式中，折流板相对于制冷剂箱体是可动的。
在一些实施方式中，制冷系统还包括测温器件，靠近发热设备设置，用于感测发热设备的工作温度。
在一些实施方式中，制冷系统还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、气体孔板、折流板和风扇，配置为获取发热设备的工作温度，并基于工作温度而调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热设备整体的工作温度超过预期，而提升风扇的转速和气体孔板的进气速度，以及响应于确定局部的特定发热设备的工作温度超过预期，而使在位置上与特定发热设备相对应的折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整风扇的转速、气体孔板的进气速度、和/或折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高折流板的数量的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，制冷系统还包括进液口和出液口，设置于制冷剂箱体外侧，分别用于向制冷剂箱体导入和从制冷剂箱体排出制冷剂。
在一些实施方式中，低温气溶胶为制冷剂在低温低压状态下与空气经折流板搅动混合生成的低温低压饱和气溶胶，高温气溶胶为在低温气溶胶通过对流换热和相变换热获取热量后形成的空气与气态的制冷剂的高温混合物。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的服务器，通过使用制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；气体孔板，设置于制冷剂箱体的一侧，气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过气体孔板进入制冷剂箱体；折流板，设置于制冷剂箱体内靠近气体孔板的位置，折流板将通过气体孔板进入制冷剂箱体的空气与制冷剂混合生成低温气溶胶；风扇，靠近发热设备设置，风扇配置为在运转时使低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出高温气溶胶的技术方案，能够提高换热效率，延长使用寿命。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制冷系统，其特征在于，包括：
制冷剂箱体，用于容纳制冷剂；
气体孔板，设置于所述制冷剂箱体的一侧，所述气体孔板包含若干通孔以允许空气穿过所述气体孔板进入所述制冷剂箱体；
折流板，设置于所述制冷剂箱体内靠近所述气体孔板的位置，所述折流板将通过所述气体孔板进入所述制冷剂箱体的空气与所述制冷剂混合生成低温气溶胶；
风扇，靠近发热设备设置，所述风扇配置为在运转时使所述低温气溶胶流动经过发热设备以吸收热量，将热量传递到所述低温气溶胶以变成高温气溶胶，并进一步排出所述高温气溶胶。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述折流板相对于所述制冷剂箱体是可动的。
3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，还包括：
测温器件，靠近发热设备设置，用于感测发热设备的工作温度。
4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，还包括：
外部控制设备，电性连接到所述测温器件、所述气体孔板、所述折流板和所述风扇，配置为获取发热设备的所述工作温度，并基于所述工作温度而调整所述风扇的转速、所述气体孔板的进气速度、和/或所述折流板的位置。
5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述外部控制设备响应于确定发热设备整体的所述工作温度超过预期，而提升所述风扇的转速和所述气体孔板的进气速度，以及响应于确定局部的特定发热设备的所述工作温度超过预期，而使在位置上与所述特定发热设备相对应的所述折流板提升间距。
6.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述外部控制设备还响应于在调整所述风扇的转速、所述气体孔板的进气速度、和/或所述折流板的位置之后所述工作温度仍然超过预期，而发出提高所述折流板的数量的提示。
7.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述外部控制设备还配置为将所述工作温度输出并显示出来。
8.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，还包括：
进液口和出液口，设置于所述制冷剂箱体外侧，分别用于向所述制冷剂箱体导入和从所述制冷剂箱体排出制冷剂。
9.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述低温气溶胶为所述制冷剂在低温低压状态下与空气经所述折流板搅动混合生成的低温低压饱和气溶胶，所述高温气溶胶为在所述低温气溶胶通过对流换热和相变换热获取热量后形成的空气与气态的所述制冷剂的高温混合物。
10.一种服务器，其特征在于，包括：
发热设备；
服务器箱体，用于容纳所述发热设备；
根据权利要求1-9中任意一项所述的制冷系统，其中所述制冷剂箱体靠近所述服务器箱体设置以使所述低温气溶胶受所述风扇运转影响而进出所述服务器箱体。
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